(57)【要約】【課題】 機器に加わる力に関連する周波数値を決定する方法に関する。【解決手段】  本方法は、機器に加わる第１の強制波形に関連する第１の複数のスペクトル振幅値を求める段階（６４）、機器に加わる第２の強制波形に関連する第２の複数のスペクトル振幅値を求める段階（８４）、第１及び第２の複数のスペクトル振幅値に基づいて、最大スペクトル振幅値を求める段階（７８，９８）、最大スペクトル振幅値と合格判定値とに基づいて振幅閾値を決定する段階（１０２）、振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第１の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関係する周波数値を選定することによって、第１の複数の目標周波数値を決定する段階（１０４）、および振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第２の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関係する周波数値を選定することによって、第２の複数の目標周波数値を決定する段階（１０６）を含む。【選択図】      図１
2005326399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器（１２）に加わる力に関連する周波数値を決定する方法であって、
前記機器に加わる第１の強制波形に関連する第１の複数のスペクトル振幅値を求める段階と、
前記機器に加わる第２の強制波形に関連する第２の複数のスペクトル振幅値を求める段階と、
前記第１及び第２の複数のスペクトル振幅値に基づいて、最大スペクトル振幅値を求める段階と、
前記最大スペクトル振幅値と合格判定値とに基づいて振幅閾値を決定する段階と、
前記振幅閾値と等しいか又はそれより大きい前記第１の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第１の複数の目標周波数値を決定する段階と、
前記振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第２の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第２の複数の目標周波数値を決定する段階と、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の複数のスペクトル振幅値を求める段階が、
前記機器（１２）の回転数の整数値を超える前記機器（１２）に加わる力を表す第１の強制波形を求める段階と、
前記第１の強制波形から直流成分を除去して第１の修正強制波形を得る段階と、
前記第１の修正強制波形に関連する前記第１の複数のスペクトル振幅値を計算する段階と、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の複数のスペクトル振幅値を計算する段階が、前記第１の修正強制波形にフーリエ変換を適用して、前記第１の複数のスペクトル振幅値を得る段階を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の強制波形が、前記機器（１２）の回転数の整数値を超えて収集されたデータから求められることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記最大スペクトル振幅値を求める段階が、
前記第１の複数のスペクトル振幅値の内で最高値を求めることによって第１の最大値を求める段階と、
前記第２の複数のスペクトル振幅値の内で最高値を求めることによって第２の最大値を求める段階と、
前記第１の最大値と前記第２の最大値の内からより大きな値を選択して、前記最大スペクトル振幅値を得る段階と、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記振幅閾値を決定する段階が、前記最大スペクトル振幅値に前記合格判定値を乗算して振幅閾値を得る段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
機器（１２）に加わる力に関連する周波数値を求めるためにコード化されたコンピュータプログラムを有するコンピュータ記憶媒体を備えた物品の製造であって、前記コンピュータ記憶媒体が、
前記機器に加わる第１の強制波形に関連する第１の複数のスペクトル振幅値を求めるためのコードと、
前記機器に加わる第２の強制波形に関連する第２の複数のスペクトル振幅値を求めるためのコードと、
前記第１及び第２の複数のスペクトル振幅値に基づいて最大スペクトル振幅値を求めるためのコードと、
前記最大スペクトル振幅値と合格判定値とに基づいて振幅閾値を決定するためのコードと、
前記振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第１の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第１の複数の目標周波数値を決定するためのコードと、
前記振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第２の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第２の複数の目標周波数値を決定するためのコードと、
を含む物品の製造。
【請求項８】
前記第１の複数のスペクトル振幅値を求めるためのコードが、
前記機器（１２）の回転数の整数値を超える前記機器に加わる力を表す第１の強制波形を求めるためのコードと、
前記第１の強制波形から直流成分を除去して、第１の修正強制波形を得るためのコードと、
前記第１の修正強制波形に関連する前記第１の複数のスペクトル振幅値を計算するためのコードと、
を含む請求項７に記載の物品の製造。
【請求項９】
前記第１の複数のスペクトル振幅値を計算するためのコードが、前記第１の修正強制波形にフーリエ変換を適用して前記第１の複数のスペクトル振幅値を得るためのコードを含む請求項７に記載の物品の製造。
【請求項１０】
機器（１２）に加わる力に関連する周波数値を決定するためのシステムであって、
前記機器（１２）に加わる第１の強制波形を経時的に表す第１の信号（Ｐ１）を生成する、前記機器（１２）に動作可能に結合された第１のセンサ（１５）と、
前記機器（１２）に加わる第２の強制波形を経時的に表す第２の信号（Ｐ２）を生成する、前記機器（１２）に動作可能に結合された第２のセンサ（１６）と、
前記第１の強制波形に関連する第１の複数のスペクトル振幅値を求めるように構成され、前記第２の強制波形に関連する第２の複数のスペクトル振幅値を求めるように更に構成され、前記第１及び第２の複数のスペクトル振幅値に基づいて最大スペクトル振幅値を求めるように更に構成され、前記最大スペクトル振幅値と合格判定値とに基づいて振幅閾値を決定するように更に構成され、前記振幅閾値と等しいか又はそれより大きい前記第１の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第１の複数の目標周波数値を決定するように更に構成され、前記振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第２の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第２の複数の目標周波数値を決定するように構成される、前記第１及び第２のセンサ（１５、１６）と動作可能に通信するコンピュータ（１４）と、
を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトなどの機器に加わる力に関連する周波数値を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械システム又は機器は、ダイナミックモデルを使用して数学的にモデル化することができる。ダイナミックモデルは一般に、モデルに対する入力として強制波形を利用する。強制波形は、フーリエ変換を使用して時間領域から周波数領域へ数学的に変換される。周波数領域では、強制波形は、各々が特定の振幅と周波数を有する複数のスペクトル線に対応する周波数領域スペクトルによって表される。一般的に、周波数領域スペクトルは、目標とする出力波形を計算するためのダイナミックモデルに対する入力として利用される。目標とする出力波形の計算はまた、ダイナミックモデルの解法とも呼ばれる。しかしながら、強制波形の全周波数領域スペクトルを使用して目標とする出力波形を計算する時には、コンピュータでの計算時間は比較的大きい。
【特許文献１】特開２００２−３７１９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、ダイナミックモデルを解くのに必要な計算時間量を短縮するためには、強制波形に関連する周波数領域スペクトルの周波数値のサブセットを選択する方法を有することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
例示的な実施形態に従って機器に加わる力に関連する周波数値を決定するための方法が提供される。本方法は、機器に加わる第１の強制波形に関連する第１の複数のスペクトル振幅値を求める段階を含む。本方法は更に、機器に加わる第２の強制波形に関連する第２の複数のスペクトル振幅値を求める段階を含む。本方法は更に、第１及び第２の複数のスペクトル振幅値に基づいて、最大スペクトル振幅値を求める段階を含む。本方法は更に、最大スペクトル振幅値と合格判定値とに基づいて、振幅閾値を決定する段階を含む。本方法は更に、振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第１の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第１の複数の目標周波数値を決定する段階を含む。最後に本方法は、振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第２の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第２の複数の目標周波数値を決定する段階を含む。
【０００５】
例示的な実施形態による物品の製造が提供される。本物品の製造は、機器に加わる力に関連する周波数値を求めるためにコード化されたコンピュータプログラムを有するコンピュータ記憶媒体を含む。本コンピュータ記憶媒体は、機器に加わる第１の強制波形に関連する第１の複数のスペクトル振幅値を求めるためのコードを含む。本コンピュータ記憶媒体は更に、機器に加わる第２の強制波形に関連する第２の複数のスペクトル振幅値を求めるためのコードを含む。本コンピュータ記憶媒体は更に、第１及び第２の複数のスペクトル振幅値に基づいて、最大スペクトル振幅値を求めるためのコードを含む。本コンピュータ記憶媒体は更に、最大スペクトル振幅値と合格判定値とに基づいて、振幅閾値を決定するためのコードを含む。本コンピュータ記憶媒体は更に、振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第１の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第１の複数の目標周波数値を決定するためのコードを含む。最後に本コンピュータ記憶媒体は、振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第２の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第２の複数の目標周波数値を決定するためのコードを含む。
【０００６】
機器に加わる力に関連する周波数値を決定するための別の例示的な実施形態によるシステムが提供される。本システムは、機器に動作可能に結合された第１のセンサを含む。該第１のセンサは、機器に加わる第１の強制波形を経時的に表す第１の信号を生成する。本システムは更に、機器に動作可能に結合された第２のセンサを含む。該第２のセンサは、機器に加わる第２の強制波形を経時的に表す第２の信号を生成する。本システムは更に、第１及び第２のセンサと動作可能に通信するコンピュータを含む。本コンピュータは、第１の強制波形に関連する第１の複数のスペクトル振幅値を求めるように構成される。本コンピュータは更に、第２の強制波形に関連する第２の複数のスペクトル振幅値を求めるように構成される。本コンピュータは更に、第１及び第２の複数のスペクトル振幅値に基づいて、最大スペクトル振幅値を求めるように構成される。本コンピュータは更に、最大スペクトル振幅値と合格判定値とに基づいて、振幅閾値を決定するように構成される。本コンピュータは更に、振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第１の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第１の複数の目標周波数値を決定するように構成される。本コンピュータは更に、振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第２の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第２の複数の目標周波数値を決定するように構成される。
【０００７】
別の実施形態による機器に加わる力に関連する周波数値を決定するためのシステムが提供される。本システムは、機器に加わる第１の強制波形を経時的に表す第１の信号を生成するために、機器に動作可能に結合された第１のセンサ手段を含む。本システムは更に、機器に加わる第２の強制波形を経時的に表す第２の信号を生成するために、機器に動作可能に結合された第２のセンサ手段を含む。本システムは更に、第１及び第２のセンサと動作可能に通信するコンピュータ手段を含む。本コンピュータ手段は、第１の強制波形に関連する第１の複数のスペクトル振幅値を求めるように構成される。本コンピュータ手段は更に、第２の強制波形に関連する第２の複数のスペクトル振幅値を求めるように構成される。本コンピュータ手段は更に、第１及び第２の複数のスペクトル振幅値に基づいて、最大スペクトル振幅値を求めるように構成される。本コンピュータ手段は更に、最大スペクトル振幅値と合格判定値とに基づいて、振幅閾値を決定するように構成される。本コンピュータ手段は更に、振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第１の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第１の複数の目標周波数値を決定するように構成される。本コンピュータ手段は更に、振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第２の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第２の複数の目標周波数値を決定するように構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本実施形態による他のシステム及び又は方法は、以下の図面及び詳細な説明を検討すると当業者であれば明らかになるであろう。全てのこうした付加的なシステム及び方法は、本発明の範囲内にあり、添付の請求項によって保護されることが意図される。
【０００９】
図１、図２、及び図９を参照すると、圧縮機１２の作動を監視する圧縮機監視システム１０が示されている。圧縮機監視システム１０は更に、圧力センサ１５、１６、１７、１８及び監視コンピュータ１４を含む。圧縮機１２のクランクシャフトに加わる力に関連する周波数値を決定する方法をより良く理解する目的で、圧縮機監視システム１０の構成を簡潔に説明する。
【００１０】
圧縮機１２は、ヘッドエンドチャンバ３２及びクランクエンドチャンバ３４で流体を強制的に通すために設けられる。図示のように、圧縮機１２は、ハウジング１９、クランクシャフト２０、コネクティングロッド２５、クロスヘッド２６、クロスヘッドピン１２４、ピストンロッド２８、及びピストン３０を含む。理解を簡単にするために、ピストンを１つだけ示しているが、圧縮機１２は、ピストン、コネクティングロッド、クロスヘッドピン、並びにピストンロッドをそれぞれ複数含むことができる点に留意されたい。
【００１１】
ハウジングは、圧縮機１２の残りの全構成要素を囲むために設けられる。クランクシャフト２０は、ハウジング１９内に配置され、クランクシャフト２０を回転させる作動手段（図示せず）に動作可能に連結される。クランクシャフト２０は、コネクティングロッド２５の大端１２０に隣接した第１のクランクシャフトスロー２１を有する。更に、クランクシャフト２０は、コネクティングロッド２５の大端１２０に動作可能に連結される。更に、クロスヘッド２６は、クロスヘッドピン１２４の位置でコネクティングロッド２５の小端１２２に動作可能に連結される。
【００１２】
クランクシャフト２０は更に、他のコネクティングロッド（図示せず）に隣接してねじり結合されたクランクシャフトスロー２２を更に含むことに留意されたい。
【００１３】
図に示すように、クロスヘッド２６の第２の端部は、クロスヘッド２６により軸３５に沿って直線的に駆動されるピストンロッド２８へ連結される。ピストンロッド２８は、ピストン３０へ更に連結される。従って、ピストンロッド２８の直線運動は、ピストン３０の運動方向に応じて、ヘッドエンドチャンバ３２又はクランクエンドチャンバ３４のいずれかにおいてピストン３０を直線的に移動させる。
【００１４】
圧力センサ１５、１６は、それぞれ圧力信号（Ｐ１）及び（Ｐ２）を発生するよう設けられ、これらはそれぞれ、クランクエンドチャンバ３４とヘッドエンドチャンバ３２内でピストン３０によって生成される圧力を表す。以下により詳細に説明するように、信号（Ｐ１）及び（Ｐ２）は、クランクシャフトスロー部分２１の平面２４に加わる力を表す強制波形を測定するのにコンピュータ１４によって利用されることになる。
【００１５】
圧力センサ１７、１８は、クランクエンドチャンバ及びヘッドエンドチャンバ内で他のピストン（図示せず）によって生成される圧力をそれぞれ示す圧力信号（Ｐ３）及び（Ｐ４）を発生させるように設けられる。下記により詳細に説明するように、信号（Ｐ３）及び（Ｐ４）は、クランクシャフトスロー部分２２の平面２３に加わる力を表す強制波形を測定するためにコンピュータ１４によって利用されることになる。
【００１６】
監視コンピュータ１４は、圧力信号（Ｐ１）及び（Ｐ２）を圧力センサ１５、１６からそれぞれ受け取り、第１の強制波形を生成するように設けられる。コンピュータ１４は更に、圧力信号（Ｐ３）及び（Ｐ４）を圧力センサ１７、１８から受け取り、第２の強制波形を生成するように設けられる。コンピュータ１４は、第１の強制波形及び第２の強制波形を生成した後、第１及び第２の強制波形２０に関連する周波数値を決定する方法を実装するよう設けられる。監視コンピュータ１４は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）３８及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４０を含む記憶媒体と動作可能に通信するＣＰＵ３６を含む。記憶媒体は、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、あるいは、データを記憶することができる他の任意の電子的、磁気的、光学的又はその組み合わせの記憶装置といった、幾つかの既知の記憶装置のいずれかを用いて実装することができ、該データの一部はＣＰＵ３６によって使用される実行可能命令を表す。ＣＰＵ３６は、Ｉ／Ｏインターフェース４２を介して圧力センサ１５、１６、１７、１８と通信する。
【００１７】
図３から図８を参照して、クランクシャフト２０に加わる力に関連する周波数値を決定する方法を次に説明する。本方法は、それぞれのクランクシャフトスローピストン２１、２２に加えられる第１及び第２の強制波形にそれぞれ関連する、第１及び第２の複数の目標周波数値の決定に関する。クランクシャフトスロー部分、フライホイール、及びクランクシャフトを駆動するモータ（図示せず）を含む、クランクシャフト２０に関連する付加的な構成要素に対して付加的な強制波形を計算することができる点に留意されたい。更に、例示的な実施形態では、ＣＰＵ３６は、第１の強制波形を用いてステップ６０から７８を実行することができると共に、第２の強制波形を用いてステップ８０から９８を同時に実行することができる点に留意されたい。
【００１８】
ステップ６０で、ＣＰＵ３６は、第１のピストン３０に作用するガス力に関係する第１のガス力波形を圧力信号（Ｐ１）、（Ｐ２）に基づいて求める。第１のガス力波形は、次式をある時間にわたり反復計算することによって求めることができる。
【００１９】
【数１】
2005326399.tif 000003
【００２０】
ここで、ＦＧＡＳ１は瞬間ガス圧力を示し、ＰＣＥ１は信号Ｐ１から得られたクランクエンドチャンバの圧力を示し、ＡＣＥ１はクランクエンドチャンバの面積を示し、ＰＨＥ１は信号Ｐ２から得られたヘッドエンドチャンバの圧力を示し、ＡＨＥ１はヘッドエンドチャンバの面積を示し、ＰＡＭＢ１はピストンロッドを押すハウジング内のガス圧力を示し、ＡＲＯＤ１はピストンロッドの面積を示す。
【００２１】
ステップ６２で、ＣＰＵ３６は、第１のシリンダピストン３０の慣性力に関係する第１の慣性力波形を求める。第１の慣性力波形は、次式をある時間にわたり反復計算することによって求めることができる。
【００２２】
【数２】
2005326399.tif 000004
【００２３】
ここで、Ｆｍｌは、クロスヘッドピン、ピストン、ピストンロッド、及びコネクティングロッド小端の瞬間慣性力を示し、ｍｘｈｃａｄ１はクロスヘッドピンの質量を示し、ｍｐ１はピストンの質量を示し、ｍｐｒｏｄ１はピストンロッドの質量を示し、ｍｃｏｎｓｍ１はコネクティングロッド小端の質量を示し、
【００２４】
【数３】
2005326399.tif 000005
【００２５】
ステップ６４で、ＣＰＵ３６は、クランクシャフトスロー２１でのクランクシャフトトルクを表す第１の強制波形を求める。第１の強制波形は、第１のガス力波形及び第１の慣性力波形に基づいて求められる。第１の強制波形は、次式をある時間にわたり反復計算することによって求めることができる。
【００２６】
【数４】
2005326399.tif 000006
【００２７】
ここで、Ｔ１はクランクシャフトスローでの瞬間トルクを示し、ｒはクランクシャフト回転軸１２７からクランクシャフトヨーク中心点１２６までの距離を示し、θ１はクランクシャフトの角度位置を示し、Ｌはクランクシャフトヨーク中心点１２６とクロスヘッドピン１２４の中心点との間のコネクティングロッドの長さを示す。
【００２８】
次にステップ６６で、ＣＰＵ３６は、第１の強制波形がクランクシャフトの回転数の整数値を超えて生成されたか否かを判定する。ステップ６６の結果が「はい」であれば、本方法はステップ７０へ進む。そうでない場合は本方法は６８へ進む。
【００２９】
ステップ６８で、ＣＰＵ３６は、第１の強制波形の一部分を自己に複写して、クランクシャフトの回転数の整数値に関連したポイントを有する第１の強制波形を得る。ステップ６８の後、本方法はステップ７０に進む。
【００３０】
ステップ７０で、ＣＰＵ３６は、第１の強制波形から第１の直流成分を除去して第１の修正強制波形を得る。
【００３１】
ステップ７２で、ＣＰＵ３６は、第１の直流成分をＲＯＭ３８内に格納する。
【００３２】
ステップ７４で、ＣＰＵ３６は、第１の修正強制波形にフーリエ変換を適用して第１の複数の複素スペクトル値を得る。例えば、第１の複数の複素スペクトル値は、以下の数値を有することができ、すなわち、（ｉ）１．２＋ｊ１．６、（ｉｉ）１．０＋ｊ１．５、（ｉｉｉ）１．５＋ｊ２．１、（ｉｖ）０．８＋ｊ０．２。
【００３３】
次にステップ７６で、ＣＰＵ３６は、第１の複数の複素スペクトル値に基づいて第１の複数のスペクトル振幅値を計算する。第１の複数のスペクトル振幅値の各々は、次式を使用して計算することができる。
【００３４】
【数５】
2005326399.tif 000007
【００３５】
ここで、Ａｍｐ１はスペクトル振幅を示し、Ｒｅ２は、複素数の実数部分の二乗を示し、Ｉｍ２は複素数の虚数部分の二乗を示す。
【００３６】
例えば、第１の複数の複素スペクトル値である（ｉ）１．２＋ｊ１．６、（ｉｉ）１．０＋ｊ１．５、（ｉｉｉ）１．５＋ｊ２．１、（ｉｖ）０．８＋ｊ０．２にそれぞれ基づくと、第１の複数のスペクトル振幅値は、（ｉ）２．０、（ｉｉ）１．８、（ｉｉｉ）２．６、（ｉｖ）０．８の値を有することができる。
【００３７】
ステップ７８で、ＣＰＵ３６は、第１の複数のスペクトル振幅値から第１の最大スペクトル振幅値を求める。具体的には、ＣＰＵ３６は、第１の複数のスペクトル振幅値の中で最大数値を有するものを求める。
【００３８】
図１、図３、図６及び図７を参照して、ステップ８０から９８では第２のピストン（図示せず）に関連する第２の強制波形を生成しており、これを次に説明する。説明の目的上、第２のピストンは、関連するクランクエンドチャンバ、ヘッドエンドチャンバ、ピストン、クロスヘッドピン、及びコネクティングロッドを有する。
【００３９】
ステップ８０で、ＣＰＵ３６は、第２のピストン（図示せず）に作用するガス力に関係する第２のガス力波形を圧力信号（Ｐ３）、（Ｐ４）に基づいて求める。圧力信号（Ｐ３）及び（Ｐ４）のサンプリング開始時間が、圧力信号（Ｐ１）及び（Ｐ２）のサンプリング開始時間と同一である点に留意されたい。更に、圧力信号（Ｐ３）及び（Ｐ４）のサンプリングレートは、圧力信号（Ｐ１）及び（Ｐ２）のサンプリングレートと同一である。第２のガス力波形は、次式をある時間にわたり反復計算することによって求めることができる。
【００４０】
【数６】
2005326399.tif 000008
【００４１】
ここで、ＦＧＡＳ２は瞬間ガス圧力を示し、ＰＣＥ２は信号Ｐ３から得られたクランクエンドチャンバの圧力を示し、ＡＣＥ２はクランクエンドチャンバの面積を示し、ＰＨＥ２は信号Ｐ４から得られたヘッドエンドチャンバの圧力を示し、ＡＨＥ２はヘッドエンドチャンバの面積を示し、ＰＡＭＢ２はピストンロッドを押すハウジング内ガス圧力を示し、ＡＲＯＤ２はピストンロッドの面積を示す。
【００４２】
ステップ８２で、ＣＰＵ３６は、第２のシリンダピストン（図示せず）の慣性力に関係する第２の慣性力波形を求める。第２の慣性力波形は、次式をある時間にわたり反復計算することによって求めることができる。
【００４３】
【数７】
2005326399.tif 000009
【００４４】
ここで、Ｆｍ２はクロスヘッドピン、ピストン、ピストンロッド、及びコネクティングロッド小端の瞬間慣性力を示し、ｍｘｈｃａｄ２はクロスヘッドピンの質量を示し、ｍｐ２はピストンの質量を示し、ｍｐｒｏｄ２はピストンロッドの質量を示し、ｍｃｏｎｓｍ２はコネクティングロッド小端の質量を示し、ｘ２は上記の式に示す累積質量の加速度を示す。
【００４５】
ステップ８４で、ＣＰＵ３６は、クランクシャフトスロー２２でのクランクシャフトトルクを表す第２の強制波形を求める。第２の強制波形は、第２のガス力波形及び第２の慣性力波形に基づいて求められる。第２の強制波形は、次式をある時間にわたり反復計算することによって求めることができる。
【００４６】
【数８】
2005326399.tif 000010
【００４７】
ここで、Ｔ２はクランクシャフトスローでの瞬間トルクを示し、ｒはクランクシャフト回転軸１２７からクランクシャフトヨーク中心点までの距離を示し、θ２はクランクシャフトの角度位置を示し、Ｌはクランクシャフトヨーク中心点とクロスヘッドピンの中心点との間のコネクティングロッドの長さを示す。
【００４８】
次にステップ８６で、ＣＰＵ３６は、第２の強制波形がクランクシャフトの回転数の整数値を超えて生成されたか否かを判定する。ステップ８６の結果が「はい」であれば、本方法はステップ９０へ進む。そうでない場合は、本方法は８８へ進む。
【００４９】
ステップ８８で、ＣＰＵ３６は、第２の強制波形の一部分を自己に複写して、クランクシャフトの回転数の整数値に関連したポイントを有する第２の強制波形を得る。ステップ８８の後、本方法はステップ９０に進む。
【００５０】
ステップ９０で、ＣＰＵ３６は、第２の強制波形から第２の直流成分を除去して第２の修正強制波形を得る。
【００５１】
ステップ９２で、ＣＰＵ３６は、第２の直流成分をＲＯＭ３８内に格納する。
【００５２】
ステップ９４で、ＣＰＵ３６は、第２の修正強制波形にフーリエ変換を適用して第２の複数の複素スペクトル値を得る。例えば第２の複数の複素スペクトル値は、以下の数値を有することができ、すなわち、（ｉ）１．２＋ｊ１．６、（ｉｉ）１．０＋ｊ１．５、（ｉｉｉ）１．５＋ｊ２．１、（ｉｖ）０．８＋ｊ０．２。
【００５３】
次にステップ９６で、ＣＰＵ３６は、第２の複数の複素スペクトル値に基づいて第２の複数のスペクトル振幅値を計算する。第２の複数のスペクトル振幅値の各々は、次式を使用して計算することができる。
【００５４】
【数９】
2005326399.tif 000011
【００５５】
ここで、Ａｍｐ２はスペクトル振幅を示し、Ｒｅ２は複素数の実数部分の二乗を示し、Ｉｍ２は複素数の虚数部分の二乗を示す。
【００５６】
例えば、第２の複数の複素スペクトル値である（ｉ）１．２＋ｊ１．６、（ｉｉ）１．０＋ｊ１．５、（ｉｉｉ）１．５＋ｊ２．１、（ｉｖ）０．８＋ｊ０．２にそれぞれ基づくと、第２の複数のスペクトル振幅値は、（ｉ）２．０、（ｉｉ）１．８、（ｉｉｉ）２．６、（ｉｖ）０．８の値を有することができる。
【００５７】
ステップ９８で、ＣＰＵ３６は、第２の複数のスペクトル振幅値から第２の最大スペクトル振幅値を求める。具体的には、ＣＰＵ３６は、第２の複数のスペクトル振幅値の中で最大数値を有すものを求める。
【００５８】
図５及び図８を参照して、ステップ７８又は９８のいずれかの後に、本方法はステップ１００へ進む。ステップ１００では、ＣＰＵ３６は、第１の最大スペクトル振幅と第２の最大スペクトル振幅の内のより大きな方を計算することによって全最大スペクトル振幅を求める。
【００５９】
次にステップ１０２で、ＣＰＵ３６は、全最大スペクトル振幅と合格判定値に基づいて振幅閾値を決定する。例えば、振幅閾値は、次式
振幅閾値＝全最大スペクトル振幅＊合格判定値
を用いて計算することができる。
【００６０】
合格判定値は、目標スペクトル振幅の数及びダイナミックモデルの解の目標精度に基づいて経験的に求めることができる。例えば、全最大スペクトル振幅が２．６であり合格判定値が約０．４であるとすると、結果として得られる振幅閾値は１．０４となる。目標精度は、特定の合格判定値を使用してダイナミックモデルの解を対応する測定値と比較することによって経験的に求めることができる点に留意されたい。
【００６１】
次にステップ１０４で、ＣＰＵ３６は、振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第１の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第１の複数の目標周波数値を決定する。これらの周波数に関連するスペクトル振幅値は振幅閾値１．０４よりも大きいで、例えば、第１の複数の目標周波数値は、周波数１、周波数２、及び周波数３を含むことができる。
【００６２】
次にステップ１０６で、ＣＰＵ３６は、振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第２の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関係する周波数値を選定することによって、第２の複数の目標周波数値を決定する。これらの周波数に関連するスペクトル振幅値は振幅閾値１．０４より大きいで、例えば、第２の複数の目標周波数値は、周波数５、周波数６、及び周波数７を含むことができるであろう。
【００６３】
次にステップ１０８で、ＣＰＵ３６は、（ｉ）第１及び第２直流成分、（ｉｉ）第１の複数の目標周波数値に関連する第１の複数の複素スペクトル値のサブセット、及び（ｉｉｉ）第２の複数の目標周波数値に関連する第２の複数の複素スペクトル値のサブセットからなる和集合を含む周波数の集合を使用して、クランクシャフトのダイナミックモデルを解く。
【００６４】
クランクシャフトに加わる力に関連する周波数値を決定する本発明による方法及び物品の製造は、公知の方法よりも優れる大きな利点がある。具体的には、本発明の実施形態は、１つ又はそれ以上の強制波形に関連する周波数領域スペクトルの周波数値のサブセットを選択することによる技術的効果をもたらし、ダイナミックモデルをコンピュータで解くのに必要な計算時間量を劇的に削減させるようにする。
【００６５】
本発明を例示的な実施形態を参照して説明したが、当業者であれば本発明の技術的範囲から逸脱することなく、その構成要素に対して種々の変更を行うことができ、且つ均等物で代用できる事を理解されたい。加えて、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、本発明の教示を特定の状況に適合させるために多くの修正を実施することができる。従って、本発明は、本発明の実施のために開示された実施形態に限定されるものではなく、更に、請求項に示す参照符号は本発明の範囲を狭めることを意図するものではなく、逆にその理解を容易にするためのものであることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】圧縮機及び監視コンピュータを含む圧縮機監視システムを示す図。
【図２】図１の圧縮機のクランクシャフトの一部の概略図。
【図３】圧縮機のクランクシャフトに加わる力に関連する周波数値を決定する方法のフローチャート。
【図４】圧縮機のクランクシャフトに加わる力に関連する周波数値を決定する方法のフローチャート。
【図５】圧縮機のクランクシャフトに加わる力に関連する周波数値を決定する方法のフローチャート。
【図６】圧縮機のクランクシャフトに加わる力に関連する周波数値を決定する方法のフローチャート。
【図７】圧縮機のクランクシャフトに加わる力に関連する周波数値を決定する方法のフローチャート。
【図８】圧縮機のクランクシャフトに加わる力に関連する周波数値を決定する方法のフローチャート。
【図９】図１の圧縮機のクランクシャフト、コネクティングロッド、ピストンロッド及びピストンの簡略図。
【符号の説明】
【００６７】
１２  機器
１４  コンピュータ
１５  第１のセンサ
１６  第２のセンサ
Ｐ１  第１の信号
Ｐ２  第２の信号
【図１】
2005326399.tif 000012
【図２】
2005326399.tif 000013
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年4月27日(2005.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
機器（１２）に加わる力に関連する周波数値を求めるためにコード化されたコンピュータプログラムを有するコンピュータ記憶媒体において、
前記機器に加わる第１の強制波形に関連する第１の複数のスペクトル振幅値を求めるためのコードと、
前記機器に加わる第２の強制波形に関連する第２の複数のスペクトル振幅値を求めるためのコードと、
前記第１及び第２の複数のスペクトル振幅値に基づいて最大スペクトル振幅値を求めるためのコードと、
前記最大スペクトル振幅値と合格判定値とに基づいて振幅閾値を決定するためのコードと、
前記振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第１の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第１の複数の目標周波数値を決定するためのコードと、
前記振幅閾値と等しいか又はそれより大きい第２の複数のスペクトル振幅値のサブセットに関連する周波数値を選定することによって、第２の複数の目標周波数値を決定するためのコードと、
を含むコンピュータ記憶媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記第１の複数のスペクトル振幅値を求めるためのコードが、
前記機器（１２）の回転数の整数値を超える前記機器に加わる力を表す第１の強制波形を求めるためのコードと、
前記第１の強制波形から直流成分を除去して、第１の修正強制波形を得るためのコードと、
前記第１の修正強制波形に関連する前記第１の複数のスペクトル振幅値を計算するためのコードと、
を含む請求項７に記載のコンピュータ記憶媒体。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
前記第１の複数のスペクトル振幅値を計算するためのコードが、前記第１の修正強制波形にフーリエ変換を適用して前記第１の複数のスペクトル振幅値を得るためのコードを含む請求項７に記載のコンピュータ記憶媒体。
【外国語明細書】
2005326399000001.pdf